模式1：物理必修1人教版：全册精品教案学案-必修一4.6教案学案

必修一46用牛顿运动定律解决问题（一）教案1教材分析用牛顿运动定律解决问题（一）是人教版高中物理必修一第4章第6节教学内容，主要学习两大类问题1已知物体的受力情况，求物体的运动情况，2已知物体的运动情况，求物体的受力情况。掌握应用牛顿运动定律解决问题的基本思路和方法。本节内容是对本章知识的提升，又是后面知识点学习的基础。2教学目标1知道应用牛顿运动定律解决的两类主要问题。2掌握应用牛顿运动定律解决问题的基本思路和方法。3能结合物体的运动情况对物体的受力情况进行分析。4能根据物体的受力情况推导物体的运动情况。5会用牛顿运动定律和运动学公式解决简单的力学问题。3教学重点1已知物体的受力情况，求物体的运动情况。2已知物体的运动情况，求物体的受力情况。4教学难点1物体的受力分析及运动状态分析和重要的解题方法的灵活选择和运用。2正交分解法。5学情分析我们的学生属于平行分班，没有实验班，学生已有的知识和实验水平有差距。有些学生对于受力分析及运动情况有一定的基础，但是两者结合起来综合的应用有些困难，需要详细的讲解。6教学方法1学案导学见后面的学案。2新授课教学基本环节预习检查、总结疑惑情境导入、展示目标合作探究、精讲点拨反思总结、当堂检测发导学案、布置预习7课前准备1学生的学习准备预习课本相关章节，初步把握应用牛顿运动定律解决问题的基本思路和方法。2教师的教学准备多媒体课件制作，课前预习学案，课内探究学案，课后延伸拓展学案。课时安排2课时8教学过程一预习检查、总结疑惑检查落实了学生的预习情况并了解了学生的疑惑，使教学具有了针对性。（二）情景导入、展示目标学生活动同学们先思考例题一、例题二，简单的写出解题过程。提问上述两个例题在解题的方法上有什么相同之处有什么不同之处在第二个例题中为什么要建立坐标系在运动学中，我们通常是以初速度的方向为坐标轴的正方向；在解决静力学的问题时，通常使尽量多的力在坐标轴上，在利用牛顿运动定律解决问题时要建立坐标系与上述的情况相比，有什么不同吗设计意图步步导入，吸引学生的注意力，明确学习目标。（三）合作探究、精讲点拨教师讲解大家可以看到上述两个例题解题过程中都用到牛顿第二定律，但是例题一是已知物体的受力情况，求物体的运动情况的问题，而例题二是已知物体的运动情况求物体的受力情况的问题。所以我们发现，牛顿运动定律可以解决两方面的问题，即从受力情况可以预见物体的运动情况和从运动情况可以判断物体的受力情况。下面我们来分析两种问题的解法。从受力确定运动情况例题一基本思路（1）确定研究对象，对研究对象进行受力分析和运动分析，并画出物体的受力示意图；（2）根据力的合成与分解的方法，求出物体所受的合外力（包括大小和方向）；（3）根据牛顿第二定律列方程，求出物体的加速度；（4）结合给定的物体的运动的初始条件，选择运动学公式，求出所需的运动参量。强调（1）速度的方向与加速度的方向要注意区分；（2）题目中的力是合力还是分力要加以区分。对应练习1答案解析设汽车刹车后滑动的加速度大小为A，由牛顿第二定律可得MGMA，AG。由匀变速直线运动速度位移关系式V022AX，可得汽车刹车前的速度为M/S14M/S。1407220GXAV正确选项为C。点评本题以交通事故的分析为背景，属于从受力情况确定物体的运动状态的问题。求解此类问题可先由牛顿第二定律求出加速度A，再由匀变速直线运动公式求出相关的运动学量。从运动情况确定受力例题二基本思路（1）确定研究对象，对研究对象进行受力分析和运动分析，并画出物体的受力示意图；（2）选择合适的运动学公式，求出物体的加速度；（3）根据牛顿第二定律列方程，求出物体的所受的合外力；（4）根据力的合成与分解的方法，由合力求出所需的力。对应练习2答案解析将运动员看作质量为M的质点，从H1高处下落，刚接触网时速度的大小为（向下）；112GHV弹跳后到达的高度为H2，刚离网时速度的大小为（向上）。22速度的改变量VV1V2（向上）。以A表示加速度，T表示运动员与网接触的时间，则VAT。接触过程中运动员受到向上的弹力F和向下的重力MG，由牛顿第二定律得FMGMA。由以上各式解得，TGHMG21代入数值得F15103。点评本题为从运动状态确定物体的受力情况的问题。求解此类问题可先由匀变速直线运动公式求出加速度A，再由牛顿第二定律求出相关的力。本题与小球落至地面再弹起的传统题属于同一物理模型，但将情景放在蹦床运动中，增加了问题的实践性和趣味性。题中将网对运动员的作用力当作恒力处理，从而可用牛顿第二定律结合匀变速运动公式求解。实际情况作用力应是变力，则求得的是接触时间内网对运动员的平均作用力。小结牛顿运动定律FMA，实际上是揭示了力、加速度和质量三个不同物理量之间的关系，要列出牛顿定律的方程，就应将方程两边的物理量具体化，方程左边是物体受到的合力，这个力是谁受的，方程告诉我们是质量M的物体受的力，所以今后的工作是对质量M的物体进行受力分析。首先要确定研究对象；那么，这个合力是由哪些力合成而来的必须对物体进行受力分析，求合力的方法，可以利用平行四边形定则或正交分解法。方程右边是物体的质量M和加速度A的乘积，要确定物体的加速度，就必须对物体运动状态进行分析，由此可见，解题的方法应从定律本身的表述中去寻找。在运动学中，我们通常是以初速度的方向为坐标轴的正方向；在解决静力学的问题时，通常使尽量多的力在坐标轴上，在利用牛顿运动定律解决问题时，往往需要利用正交分解法建立坐标系，列出牛顿运动定律方程求解，一般情况坐标轴的正方向与加速度方向一致。课堂练习见学案1解析物体受重力MG、支持力FN和向前的摩擦力F作用，由牛顿第二定律，有FMA，又FNMG0,FFN，解得AG0110M/S21M/S2。当物体做匀加速运动达到传送带的速度V2M/S时，其位移为M2M20M，1221AVS所以物体运动2M后与传送带一起匀速运动。第一段加速运动时间为S2S，1T第二段匀速运动时间为S9S。202VST所以，物体在传送带上运动的总时间为TT1T22S9S11S。点评物体受力情况发生变化，运动情况也将发生变化。此题隐含了两个运动过程，如不仔细审题，分析运动过程，将出现把物体的运动当作匀速运动（没有注意到物体从静止开始放到传送带上），或把物体的运动始终当作匀加速运动。2解析1设小球所受风力为F，则F05MG。当杆水平固定时，小球做匀速运动，则所受摩擦力FF与风力F等大反向，即FFF。又因FFFNMG，以上三式联立解得小球与杆间的动摩擦因数05。2当杆与水平方向成370角时，小球从静止开始沿杆加速下滑。设下滑距离S所用时间为T，小球受重力MG、风力F、杆的支持力FN和摩擦力FF作用，由牛顿第二定律可得，沿杆的方向FCOSMGSINFFMA，垂直杆的方向FNFSINMGCOS0，又FFFN，F05MG，解得小球的加速度COSSINSICOGMA。GG4380560580因，21ATS故小球的下滑时间为。GSAST3842点评本题是牛顿运动定律在科学实验中应用的一个实例，求解时先由水平面上小球做匀速运动时的二力平衡求出动摩擦因数，再分析小球在杆与水平面成370角时的受力情况，根据牛顿第二定律列出方程，求得加速度，再由运动学方程求解。这是一道由运动求力，再由力求运动的典型例题。（四）反思总结，当堂检测教师组织学生反思总结本节课的主要内容，并进行当堂检测。设计意图引导学生构建知识网络并对所学内容进行简单的反馈纠正。（课堂实录）（五）发导学案、布置预习我们已经学习了牛顿运动定律应用（一），那么在下一节课我们一起来学习牛顿运动定律应用（二）。这节课后大家可以先预习这一部分，重点是掌握解决这类问题的方法。并完成本节的课后练习及课后延伸拓展作业。设计意图布置下节课的预习作业，并对本节课巩固提高。教师课后及时批阅本节的延伸拓展训练。9板书设计一、两类问题已知物体的受力情况求物体的运动情况的问题已知物体的运动情况求物体的受力情况的问题二、解题思路确定研究对象；分析研究对象的受力情况，必要时画受力示意图；分析研究对象的运动情况，必要时画运动过程简图；利用牛顿第二定律或运动学公式求加速度；利用运动学公式或牛顿第二定律进一步求解要求的物理量。10教学反思牛顿运动定律FMA，实际上是揭示了力、加速度和质量三个不同物理量之间的关系，要列出牛顿定律的方程，就应将方程两边的物理量具体化，方程左边是物体受到的合力，这个力是谁受的，方程告诉我们是质量M的物体受的力，所以今后的工作是对质量M的物体进行受力分析。首先要确定研究对象；那么，这个合力是由哪些力合成而来的必须对物体进行受力分析，求合力的方法，可以利用平行四边形定则或正交分解法。方程右边是物体的质量M和加速度A的乘积，要确定物体的加速度，就必须对物体运动状态进行分析，由此可见，解题的方法应从定律本身的表述中去寻找。在运动学中，我们通常是以初速度的方向为坐标轴的正方向；在解决静力学的问题时，通常使尽量多的力在坐标轴上，在利用牛顿运动定律解决问题时，往往需要利用正交分解法建立坐标系，列出牛顿运动定律方程求解，一般情况坐标轴的正方向与加速度方向一致。必修一46用牛顿定律解决问题（一）学案课前预习学案一、预习目标3已知物体的受力情况，求物体的运动情况。（自主预习例题一）4已知物体的运动情况，求物体的受力情况。（自主预习例题二）二、预习内容（自主学习课本89页91页）三、提出疑惑同学们，通过你的自主学习，你还有哪些疑惑，请把它填在下面的表格中疑惑点疑惑内容课内探究学案一学习目标6知道应用牛顿运动定律解决的两类主要问题。7掌握应用牛顿运动定律解决问题的基本思路和方法。8能结合物体的运动情况对物体的受力情况进行分析。9能根据物体的受力情况推导物体的运动情况。二学习重点5已知物体的受力情况，求物体的运动情况。6已知物体的运动情况，求物体的受力情况。三学习难点3物体的受力分析及运动状态分析和重要的解题方法的灵活选择和运用。4正交分解法。四、学习过程探究一一从受力确定运动情况例题1分析这个问题是已知物体受的力，求它运动的速度和位移。先考虑两个问题。（1）物体受到的合力沿什么方向大小是多少（2）物体的运动是匀变速运动吗解题过程对应练习1在交通事故的分析中，刹车线的长度是很重要的依据，刹车线是汽车刹车后，停止转动的轮胎在地面上发生滑动时留下的滑动痕迹。在某次交通事故中，汽车的刹车线长度是14M，假设汽车轮胎与地面间的动摩擦因数恒为07，G取10M/S2，则汽车刹车前的速度为（）A7M/SB10M/SC14M/SD20M/S解析设汽车刹车后滑动的加速度大小为A，由牛顿第二定律可得MGMA，AG。由匀变速直线运动速度位移关系式V022AX，可得汽车刹车前的速度为M/S14M/S。14720GXAV正确选项为C。探究二（二）从运动情况确定受力例题二分析这个题目是已知人的运动情况，求人所受的力。应该注意三个问题。（1）分析人的受力情况，滑雪人共受几个力的作用这几个力各沿什么方向其中哪些力是已知的哪些力是待求的（2）根据运动学的关系得到下滑加速度，求出对应的合力，再由合力求出人受的阻力。（3）适当选取坐标系，使运动正好沿着一个坐标轴的方向。解题过程对应练习2蹦床是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳、翻滚并做各种空中动作的运动项目，一个质量为60KG的运动员，从离水平网面32高处自由下落，着网后沿竖直方向蹦回到离水平网面50高处。已知运动员与网接触的时间为12，若把在这段时间内网对运动员的作用力当作恒力处理，求此力的大小（G取10M/S2）。提示将运动员的运动分为下落、触网和蹦回三个阶段研究。解析将运动员看作质量为M的质点，从H1高处下落，刚接触网时速度的大小为（向下）；12V弹跳后到达的高度为H2，刚离网时速度的大小为（向上）。22GH速度的改变量VV1V2（向上）。以A表示加速度，T表示运动员与网接触的时间，则VAT。接触过程中运动员受到向上的弹力F和向下的重力MG，由牛顿第二定律得FMGMA。由以上各式解得，TGHMG21代入数值得F15103。（三）反思总结1力和运动关系的两类基本问题已知物体的受力情况，确定物体的运动情况；已知物体的运动情况，确定物体的受力情况。2解决力和运动关系问题的一般步骤确定研究对象；分析研究对象的受力情况，必要时画受力示意图；分析研究对象的运动情况，必要时画运动过程简图；利用牛顿第二定律或运动学公式求加速度；利用运动学公式或牛顿第二定律进一步求解要求的物理量。五当堂检测1如图437所示，一水平传送带长为20M，以2M/S的速度做匀速运动。已知某物体与传送带间的动摩擦因数为01，现将该物体由静止轻放到传送带的A端。求物体被送到另一端B点所需的时间。（G取10M/S2）提示本题要计算物体由A到B的时间，分析物体运动过程，有两种可能。一种可能是从静止开始一直加速到B，知道加速度就可求出运动时间；另一种可能是，物体加速一段时间后速度与传送带相同，接着做匀速运动，有两个过程，要分别计算时间。解析物体受重力MG、支持力FN和向前的摩擦力F作用，由牛顿第二定律，有FMA，又FNMG0,FFN，解得AG0110M/S21M/S2。当物体做匀加速运动达到传送带的速度V2M/S时，其位移为M2M20M，1221AVS所以物体运动2M后与传送带一起匀速运动。第一段加速运动时间为S2S，1T第二段匀速运动时间为S9S。202VST所以，物体在传送带上运动的总时间为TT1T22S9S11S。2如图438所示，风洞实验室中可产生水平方向的、大小可调解的风力。现将一套有小球的细直杆放入风洞实验室，小球孔径略等大于直径。（1）当杆在水平方向固定时，调解风力的大小，使小球在杆上做匀速运动，这时小球所受的风力为小球所受重力的05倍，求小球与杆间的动摩擦因数。（2）保持小球所受的风力不变，使杆与水平方向的夹角为370并固定，则小球从静止出发在细杆上滑下距离S所需时间为多少SIN37006,COS37008提示注意（1）中小球做匀速运动，（2）中小球做匀加速运动，两种情况风力及小球与杆间的动摩擦因数均不变，不要错误地认为滑动摩擦力相同。解析1设小球所受风力为F，则F05MG。当杆水平固定时，小球做匀速运动，则所受摩擦力FF与风力F等大反向，即FFF。又因FFFNMG，以上三式联立解得小球与杆间的动摩擦因数05。2当杆与水平方向成370角时，小球从静止开始沿杆加速下滑。设下滑距离S所用时间为T，小球受重力MG、风力F、杆的支持力FN和摩擦力FF作用，由牛顿第二定律可得，沿杆的方向FCOSMGSINFFMA，风370图438图437ABV垂直杆的方向FNFSINMGCOS0，又FFFN，F05MG，解得小球的加速度COSSINSICOGMA。GG4380560580因，21ATS故小球的下滑时间为。GST384课后练习与提高1如图439所示，箱子放在水平地面上，箱内有一固定的竖直杆，杆上套着一个圆环。箱子的质量为M，环的质量为M，圆环沿杆滑动时与杆间有摩擦。1若环沿杆加速下滑，环与杆间摩擦力的大小为F，则箱子对地面的压力有多大2若环沿杆下滑的加速度为A，则箱子对地面的压力有多大3若给环一定的初速度，使环沿杆上滑的过程中摩擦力的大小仍为F，则箱子对地面的压力有多大4若给环一个初速度V0，环沿杆上滑H高后速度恰好为0，则在环沿杆上滑的过程中箱子对地面的压力有多大提示由于环沿杆下滑和上滑时的加速度与箱子不同，因此应分别以环和箱子为研究对象，分析它们的运动情况和受力情况，并找出它们之间的联系。解析1环沿杆下滑时，环受到的摩擦力方向向上，箱子（即杆）受到的摩擦力方向向下，故箱子受到地面的支持力FNMGF。根据牛顿第三定律可知，箱子对地面的压力FNFNMGF。2环以加速度A加速下滑，由牛顿第二定律有MGFMA，故环受到的摩擦力FMGA。直接应用1的结果，可得箱子对地面的压力FNMGFMGMGAMMGMA。3环沿杆上滑时，环受到的摩擦力方向向下，箱子（即杆）受到的摩擦力方向向上，故箱子受到地面的支持力FNMGF。根据牛顿第三定律可知，箱子对地面的压力FNFNMGF。4由运动学公式V022AH，可得环沿杆上滑做匀减速运动的加速度大小为，HA0图439由牛顿第二定律有MGFMA，故环受到的摩擦力FMAG。直接应用3的结果，可得箱子对地面的压力FNMGFMGMAGMMGMAMMG。HMV20点悟上述将圆环和箱子分